Đề thi học sinh giỏi lớp môn Vật lý năm học 2009-2010 ĐỀ SỐ ( Thời gian 150 phút ) Bài : Cho mạch điện MN hình vẽ đây, hiệu điện hai đầu mạch điện không đổi UMN = 7V; điện trở R1 = 3 R2 = 6 AB dây dẫn điện có chiều dài 1,5m tiết diện không đổi S = 0,1mm2, điện trở suất  = 4.10-7 m ; điện trở ampe kế A dây nối không đáng kể : M N a/ Tính điện trở dây dẫn AB ? b/ Dịch chuyển chạy c cho AC = 1/2 BC Tính cường độ dịng điện qua ampe kế ? R2 R1 c/ Xác định vị trí chạy C để Ia = 1/3A ? A Bài Một vật sáng AB đặt cách chắn khoảng L = 90 cm Trong khoảng vật sáng chắn đặt thấu kính hội tụ có tiêu cự f cho trục thấu kính vng góc với vật AB Khoảng cách hai vị trí đặt thấu kính ảnh rõ nét chắn  = 30 cm Tính tiêu cự thấu kính hội tụ ? Bài Một bình thơng có ba nhánh đựng nước ; người ta đổ vào nhánh (1) cột thuỷ ngân có độ cao h ( có màng mỏng ngăn khơng cho TN chìm vào nước ) đổ vào nhánh (2) cột dầu có độ cao 2,5.h a/ Mực chất lỏng nhánh cao ? Thấp ? Giải thích ? b/ Tính độ chênh lệch ( tính từ mặt thoáng ) mực chất lỏng nhánh theo h ? c/ Cho dHg = 136000 N/m2 , dH2O = 10000 N/m2 , ddầu = 8000 N/m2 h = cm Hãy tính độ chênh lệch mực nước nhánh (2) nhánh (3) ? Bài Sự biến thiên nhiệt độ khối nước đá đựng ca nhôm cho đồ thị C O 170 175 Q( kJ ) Tính khối lượng nước đá khối lượng ca nhơm ? Cho biết nhiệt dung riêng nước C1 = 4200J/kg.K ; nhôm C2 = 880 J/kg.K nhiệt nóng chảy nước đá  = 3,4.105 J/kg ? (  đọc lam - đa ) HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ SỐ - HSG LÝ LỚP Bài a/ Đổi 0,1mm2 = 10-7 m2 Áp dụng cơng thức tính điện trở R    RAB = 6 l ; thay số tính S BC  RAC = RAB  RAC = 2 có RCB = RAB - RAC = 4 R R Xét mạch cầu MN ta có   nên mạch cầu cân Vậy IA = R AC RCB c/ Đặt RAC = x ( ĐK :  x  6 ) ta có RCB = ( - x ) * Điện trở mạch gồm ( R1 // RAC ) nối tiếp ( R2 // RCB ) 3.x 6.(6  x ) R  =?  x  (6  x ) U * Cường độ dịng điện mạch : I   ? R x * Áp dụng công thức tính HĐT mạch // có : UAD = RAD I = I = ? 3 x 6.(6  x) Và UDB = RDB I = I = ? 12  x U U * Ta có cường độ dòng điện qua R1 ; R2 : I1 = AD = ? I2 = DB = ? R1 R2 + Nếu cực dương ampe kế gắn vào D : I1 = Ia + I2  Ia = I1 - I2 = ? (1) Thay Ia = 1/3A vào (1)  Phương trình bậc theo x, giải PT x = 3 ( loại giá trị -18) + Nếu cực dương ampe kế gắn vào C : Ia = I2 - I1 = ? (2) Thay Ia = 1/3A vào (2)  Phương trình bậc khác theo x, giải PT x = 1,2 ( loại 25,8 > ) AC R AC * Để định vị trí điểm C ta lập tỉ số  = ?  AC = 0,3m CB RCB Bài HD :  Xem lại phần lí thuyết TK hội tụ ( phần sử dụng chắn ) tự giải  Theo ta có  = d1 - d2 = b/ Khi AC  L  L2  4.L f L  L2  4.L f   L2  4.L f 2   = L2 - 4.L.f  f = 20 cm Bài HD: a/ Vì áp suất chất lỏng phụ thuộc vào độ cao trọng lượng riêng chất lỏng bình thơng áp suất chất lỏng gây nhánh mặt khác ta có dHg = 136000 N/m2 > dH2O = 10000 N/m2 > ddầu = 8000 N/m2 nên h(thuỷ ngân) < h( nước ) < h (dầu ) b/ Quan sát hình vẽ : (1) (3) ? ? (2) 2,5h ? h” h h’ M N E H2O Xét điểm M , N , E hình vẽ, ta có :  P M = h d1 (1)  PN = 2,5h d2 + h’ d3 (2)  PE = h” d3 (3) Trong d1; d2 ; d3 trọng lượng riêng TN, dầu nước Độ cao h’ h” hình vẽ h.(d1  d ) h.d1 h.d1 + Ta có : PM = PE  h” =  h1,3 = h” - h = - h = d3 d3 d3 + Ta có PM = PN  h’ = ( h.d1 - 2,5h.d2 ) : d3  h1,2 = ( 2,5h + h’ ) - h = h.d1  2,5h.d  h.d d3 + Ta tính h2,3 = ( 2,5h + h’ ) - h” = ? c/ Áp dụng số tính h’ h”  Độ chênh lệch mực nước nhánh (3) & (2) h” h’ = ? Bài HD : Lưu ý 170 KJ nhiệt lượng cung cấp để nước đá nóng chảy hồn tồn O0C, lúc nhiệt độ ca nhôm không đổi ĐS : m H 2O = 0,5 kg ; m Al = 0,45 kg Đề thi học sinh giỏi lớp môn Vật lý năm học 2009-2010 Đề số 10 Câu 1: (2 điểm) Hai bên lề đường có hai hàng dọc vận động viên chuyển động theo hướng: Hàng vận động viên chạy hàng vận động viên đua xe đạp Các vận động viên chạy với vận tốc m/s khoảng cách hai người liên tiếp hàng 10 m; số tương ứng với vận động viên đua xe đạp 10 m/s 20m Hỏi khoảng thời gian có hai vận động viên đua xe đạp vượt qua vận động viên chạy? Hỏi sau thời gian bao lâu, vận động viên đua xe ngang hàng vận động viên chạy đuổi kịp vận động viên chạy tiềp theo? Câu 2: ( điểm) Hai cầu giống nối với sợi dây nhẹ khơng dãn vắt qua rịng rọc cố định, Một nhúng nước (hình vẽ) Tìm vận tốc chuyển động cuả cầu Biết thả riêng cầu vào bình nước cầu chuyển động với vận tốc v0 Lực cản nước tỉ lệ thuận với vận tốc cầu Cho khối lượng riêng nước chất làm cầu D0 D Câu 3: (5 điểm) Người ta đổ lượng nước sôi vào thùng chưa nước nhiệt độ phịng 25 C thấy cân Nhiệt độ nước thùng 700C Nếu đổ lượng nước sôi vào thùng ban đầu khơng chứa nhiệt độ nước cân bao nhiêu? Biết lượng nước sôi gấp lân lượng nước nguội Câu 4: (3 điểm) Cho mạch điện hình vẽ: A R1 B A Biết UAB = 16 V, RA  0, RV lớn Khi Rx =  vôn kế 10V công suất tiêu thụ đoạn mạch AB 32W V a) Tính điện trở R1 R2 b) Khi điện trở biến trở Rx giảm hiệu hai đầu biến trở tăng hay giảm? R2 RX Giải thích Câu 5: (2 điểm) Cho mạch điện hình vẽ: B Hiệu điện hai điểm B, D không đổi mở đóng khố K, vơn kế hai giá trị U1 U2 Biết R2 = 4R1 vơn kế có điện trở lớn Tính hiệu điện hai đầu B, D theo U1 U2 R0 R2 D V R1 K Câu 6: (5 điểm) Hai gương phẳng (M) (N) đặt song song quay mặt phản xạ vào cách khoảng AB = d đoạn AB có đặt điểm sáng S, cách gương (M) đoạn SA = a Xét điểm O nằm đường thẳng qua S vng góc với AB có khoảng cách OS = h a Vẽ đường tia sáng xuất phát từ S, phản xạ gương (N) I truyền qua O b Vẽ đường tia sáng xuất phát từ S phản xạ gương (N) H, gương (M) K truyền qua O c Tính khoảng cách từ I , K, H tới AB ======================================= Hướng dẫn chấm thi học sinh giỏi cấp trường Mơn: Vật Lí - Lớp Câu Câu (2 đ) Câu (3 đ) Nội dung Thang điểm - Gọi vận tốc vận động viên chạy vận động viên đua xe đạp là: v1, v2 (v1> v2> 0) Khoảng cách hai vận động viên chạy hai vận động viên đua xe đạp l1, l2 (l2>l1>0) Vì vận động viên chạy vận động viên đua xe đạp chuyển động chiều nên vận tốc vận động viê đua xe chộn vận động viên chạy làm mốc là: v21= v2 - v1 = 10 - = (m/s) - Thời gian hai vận động viên đua xe vượt qua vận động viên chạy là: l 20 t1    (s) v21 - Thời gian vận động viên đua xe đạp ngang hàng vận động viên chạy đuổi kịp vận động viên chạy là: l 10 t2    2, (s) v21 - Gọi trọng lượng cầu P, Lực đẩy Acsimet lên cầu FA Khi nối hai cầu hình vẽ, cầu nước chuyển động từ lên nên: P + FC1= T + FA (Với FC1 lực cản nước, T lực căng dây) => FC1= FA(do P = T), suy T FC1= V.10D0 P FA điểm 0,5 điểm 0,5 điểm điểm (vẽ hình, biểu diễn véc tơ lực điểm) - Khi thả riêng cầu nước, cầu chuyển động từ xuống nên: P = FA + FC2 => FC2= P - FA => FC2 = V.10 (D D0) Câu (5 đ) Câu (5 đ) Câu - Do lực cản nước tỉ lệ thuận với vận tốc cầu Ta có: V 10.D0 D0 D0 v   v v0 v0 V 10( D  D0 ) D  D0 D  D0 Theo PT cân nhiệt, ta có: Q3 = QH2O+ Qt =>2C.m (100 – 70) = C.m (70 – 25) + C2m2(70 – 25) Cm =>C2m2 45 = 2Cm 30 – Cm.45.=> C2m2 = - Nên đổ nước sơi vào thùng thùng khơng có nước nguội thì: + Nhiệt lượng mà thùng nhận là: Qt*  C2m2 (t – tt) + Nhiệt lượng nước tỏa là: Qs,  2Cm (ts – t) - Theo phương trình cân nhiệt ta có: m2C2( t-25) = 2Cm(100 – t) (2) Từ (1) (2), suy ra: Cm (t – 25) = 2Cm (100 – t) Giải phương trình (3) tìm t=89,30C Theo PT cân nhiệt, ta có: Q3 = QH2O+ Qt =>2C.m (100 – 70) = C.m (70 – 25) + C2m2(70 – 25) Cm =>C2m2 45 = 2Cm 30 – Cm.45.=> C2m2 = - Nên đổ nước sơi vào thùng thùng khơng có nước nguội thì: + Nhiệt lượng mà thùng nhận là: Qt*  C2m2 (t – tt) + Nhiệt lượng nước tỏa là: Qs,  2Cm (ts – t) - Theo phương trình cân nhiệt ta có: m2C2( t-25) = 2Cm(100 – t) (2) Từ (1) (2), suy ra: Cm (t – 25) = 2.Cm (100 – t) Giải phương trình (3) tìm t=89,30C - Mạch điện gồm ( R2 nt Rx) // R1 0,5 điểm 0,5 điểm điểm điểm điểm điểm điểm điểm điểm điểm điểm a, Ux = U1- U2 = 16 - 10 = 6V => IX= Ux   (A) = I2 Rx U 10   15() I2 P 32 P = U.I => I =  = (A) => I1= I - I2 = -  (A) U 16 3 U 16 R1 =   12() I1 b, Khi Rx giảm > R2x giảm > I2x tăng > U2 = (I2R2) tăng Do Ux = (U - U2) giảm Vậy Rx giảm Ux giảm R2 = (3 đ) Câu (2 đ) điểm - Khi K mở ta có R0 nt R2 U R2U1 Do UBD = ( R0  R2 )  R0  (1) R0 U BD  U1 - Khi K đóng ta có: R0 nt (R2// R1) U R R2U Do UBD= U2+ ( ) Vì R2= 4R1 nên R0 = (2) R2 5(U BD  U ) R2U1 R2U - Từ (1) (2) suy ra:  U BD  U1 5(U BD  U ) U U 4U1U => BD   BD  => UBD = U1 U2 5U1  U - Vẽ hình, đẹp K 0,5 điểm 0,5 điểm điểm I H O b, - Vẽ đường SHKO + Lấy S' đối xứng với S qua (N) + Lấy O' đối xứng vói O qua (M) 0,5 điểm O O, a, - Vẽ đường tia SIO + Lấy S' đối xứng S qua (N) + Nối S'O cắt gương (N) tai I => SIO cần vẽ điểm (N) (M) Câu (5 đ) điểm S' A S B điểm điểm + Nối tia S'O' cắt (N) H, cắt M K => Tia SHKO càn vẽ c, - Tính IB, HB, KA + Tam giác S'IB đồng dạng với tam giác S'SO => IB/OS = S'B/S'S => IB = S'B/S'S OS => IB = h/2 Tam giác S'Hb đồng dạng với tam giác S'O'C => HB/O'C = S'B/S'C => HB = h(d - a) : (2d) - Tam giác S'KA đồng dạng với tam giác S'O'C nên ta có: KA/O'C = S'A/ S'C => KA = S'A/S'C O'C => KA = h(2d - a)/2d điểm điểm Đề thi học sinh giỏi lớp môn Vật lý năm học 2009-2010 Đề số 11 Câu : Một người chèo thuyền qua sông nước chảy Muốn cho thuyền theo đường thẳng AB vng góc với bờ người phải ln chèo thuyền hướng theo đường thẳng AC (hình vẽ) C B Biết bờ sông rộng 400m Thuyền qua sông hết phút 20 giây Vận tốc thuyền nước 1m/s A Tính vận tốc nước bờ Câu : Thả cục sắt có khối lượng 100g nóng 5000C kg nước 200C Một lượng nước quanh cục sắt sơi hố Khi có cân nhiệt hệ thống có nhiệt độ 240C Hỏi khối lượng nước hoá Biết nhiệt dung riêng sắt C sắt = 460 J/kg K, nước C nước = 4200J/kgK Nhiệt hoá L = 2,3.106 J/kg Câu : Cho mạch điện hình vẽ R1 Khi khố K vị trí am pe kế 4A Khi K vị trí am pe kế 6,4 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch không đổi 24 V Hãy tính giá trị điện trở R3 R1, R2 R3 Biết tổng giá trị điện A trở R1 R3 20  Câu : Một người cao 170 cm, mắt cách đỉnh đầu 10cm đứng trước gương phẳng thẳng đứng để quan sát ảnh gương Hỏi phải dùng gương có chiều cao tối thiểu để quan sát tồn người ảnh gương Khi phải đặt mép gương cách mặt đất ? đáp án biểu điểm Đề Câu : (4 điểm) Gọi v1 vận tốc thuyền dòng nước (hình vẽ) v0 vận tốc thuyền bờ sơng v2 vận tốc dịng nước bờ sơng Ta có v0 = v1 + v2 Vì v0  v2 nên độ lớn v1, v2 , v thoả mãn 2 v12  v0  v2 (1) AB 400  =0,8m/s (1đ) t 500 Thay số vào (1) ta : 12 = 0,82 + v2 Mặt khác : vận tốc v0 =  v2 = 0,6 =0,6 m/s Vậy vận tốc nước bờ sông : 0,6 m/s (2đ) Câu : (4đ) Nhiệt lượng sắt toả hạ nhiệt độ từ 5000C xuống 240C Q1 = c1m (500 - 24) = 21896 (J) (0,5 đ) Gọi nhiệt lượng nước hoá mx Nhiệt lượng để hấp thụ để tăng nhiệt độ từ 200C lên 1000C : Q2 = mx.4.200.80 = 336.000 mx (0,5đ) Nhiệt lượng mx (kg) nước hấp thụ để hoá : Q3 = Lmx = 2,3.106 mx (1 điểm) Lượng nước lại :(1 - mx) kg hấp thụ Q để nóng từ 20 - 240 C Q4 = (1 - mx) 4200 = (1 - mx) 16800 = (1 - mx) 16,8 103 (J) (0,5đ) Theo nguyên lý cân nhiệt : Q1 = Q2 + Q3 + Q4 (0,5 đ) Hay 21896 = mx (336.103 + 2300 103 - 16,8.103) + 16,8.103 5096 21896 - 16800 = mx 2619200  mx =  2.10 3 (kg) 2619200 Vậy lượng nước để hoá kg (1đ) Câu : (6đ) a, Khi K mở vị trí ta có : R1//R3 nên : R2 R1 R3 24 R13 =   3,75 (1đ) R1  R3 64 U 24  Vì RTM = R3 I 6,4 Theo ta có : R1 + R3 = 20 (2) (1đ) Từ (1) (2) ta có hệ phương trình : R1.R2 = 3,75.20 R1 + R2 = 20 Giải hệ : R1 = 15  (I) R1 =  (II) R3 =  => R3 = 15  Giải hệ (1 đ) b, Khi K vị trí ta có R2 //R3 nên R2 R R U 24 R23 =   =6  (3) R2  R3 I ' R2 R3 Biến đổi biểu thức = ta : R3 R2  R3 6R2 + 6R3= R2.R3  6R2-R2R3 + 6R3 = R3 R2 ; R3 = (1 đ)  6R3 = R2(R3-6)  R2 = R3  R2  Xét : R1 = 15  R2 t1 + t2 = s/vtb (3) Từ (1), (2) (3) => 1/v1 + 1/v2 = 2/vtb Thế số tính v2 = 7,5(km/h) (nếu ghi thiếu sai đơn vị v2 trừ 0,5 điểm) Nhiệt lượng miếng đồng tỏa : Q1 = m1c1(t1 – t) = 16,6c1(J) Nhiệt lượng nước thu vào : Q2 = m2c2(t – t2) = 6178,536 (J) Nhiệt lượng nhiệt lượng kế thu vào : Q3 = m3c1(t – t2) = 0,2c1(J) Phương trình cân nhiệt : Q1 = Q2 + Q3 16,6c1 = 6178,536 + 0,2c1 => c1 = 376,74(J/kg.K) (nếu ghi thiếu sai đơn vị c1 trừ 0,25 điểm) Từ đồ thị tìm : R1 = 3 R2 = 6 => Rtđ = R1 + R2 = 9() Vậy : I = U/Rtđ = 2(A) (nếu ghi thiếu sai đơn vị I trừ 0,25 điểm) Vẽ hình tạo ảnh vật AB qua thấu kính hội tụ, thể hiện: + khoảng cách từ vật ảnh đến thấu kính + tính chất ảnh (ảo) + tia sáng (nét liền có hướng) đường kéo dài tia sáng (nét đứt khơng có hướng) Dựa vào hình vẽ, dùng cơng thức tam giác đồng dạng tính khoảng cách từ ảnh A’B’ đến thấu kính 60cm (Nếu giải cách dùng cơng thức thấu kính phân phối điểm sau: + viết cơng thức thấu kính cho 0,5 điểm + số tính d’ = - 60cm cho 0,5 điểm) Do kính đeo sát mắt AB gần mắt nên A’B’ phải nằm điểm cực cận mắt => khoảng cực cận mắt 60cm Vậy khơng mang kính người nhìn rõ vật gần cách mắt 60cm Nếu thả khối nước đá (khơng buộc dây) nước đá tan hết, mực nước bình thay đổi không đáng kể Khi buộc dây dây bị căng chứng tỏ khối nước đá chìm sâu so với thả thể tích V, lực đẩy Ac-si-met lên phần nước đá ngập thêm tạo nên sức căng sợi dây Ta có: FA = 10.V.D = F 10.S.h.D = F (với h mực nước dâng cao so với khối nước đá thả nổi) => h = F/10.S.D = 0,1(m) Vậy khối nước đá tan hết mực nước bình hạ xuống 0,1m Điểm 0,5 0,5 0,5 0,5 1 0,75 0,75 0,75 0,5 0,5 0,75 1 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Khi dịch chuyển chạy C biến trở phía N số dụng cụ đo tăng (nếu khơng giải thích khơng cho điểm ý này) 0,5 Giải thích: Gọi x phần điện trở đoạn MC biến trở; IA UV số ampe kế vôn kế Điện trở tương đương đoạn mạch: xR 0,25 Rm = (Ro – x) + x  R1 0,25 x2 Rm  R  =R– R1 x  R1  x x2 Khi dịch chạy phía N x tăng => ( ) tăng => Rm giảm R1  x x 0,5 => cường độ dịng điện mạch chính: I = U/Rm tăng (do U không đổi) 0,5 IA I  IA I Mặt khác, ta lại có:   x R Rx 0,25 I.x I => IA =  R  x 1 R x 0,5 R Do đó, x tăng (1 + ) giảm I tăng (c/m trên) nên IA tăng 0,25 x Đồng thời UV = IA.R tăng (do IA tăng, R không đổi) LƯU Ý: - Thí sinh giải theo cách khác, cho đủ điểm số theo phân phối điểm hướng dẫn chấm - Điểm toàn khơng làm trịn số ... R1 = R2 Rtđ = - Nếu R1  R2 Rtđ = R1  R2 R1 ( +) (-) R2 Đề thi học sinh giỏi lớp môn Vật lý năm học 20 09- 2010 ĐỀ SỐ ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP ( Thời gian 150 phút ) Bài Một cục nước đá có khối lượng... gương quay góc 450 A1IA2 = 2.450 = 90 0 ( t/c đối xứng )  Khoảng cách từ A2 tới thấu kính IO 15 cm Đề thi học sinh giỏi lớp môn Vật lý năm học 20 09- 2010 Đề số 20 Đề Câu 1(4đ): Một gương cầu lõm... BD - U U1 U2 5(U BD - U ) điểm) 4U U Suy UBD = (0,25 điểm) 5U - U Đề thi học sinh giỏi lớp môn Vật lý năm học 20 09- 2010 Đề số 19 Câu : Một dây dẫn đồng chất , chiều dài l , tiết diện S có điện